Un sistema de pórtico a medida facilita la extracción de las tuneladoras del proyecto HS2

A la hora de desmantelar maquinaria subterránea de gran tamaño, es mucho más fácil y seguro realizar este trabajo en superficie. Realizarlo en espacios reducidos, con equipos de corte que generan humos y calor, puede poner en riesgo a los operarios. Con el objetivo de ganar en eficiencia y seguridad, Mammoet ha aportado una innovadora solución para la extracción de las grandes tuneladoras que han participado en el desarrollo del proyecto británico de tren de alta velocidad HS2.

Para excavar túneles más grandes, las tuneladoras (TBM) han alcanzado dimensiones colosales, por lo que extraerlas del suelo puede suponer un reto considerable, especialmente en zonas urbanas.

Extracción de tuneladora con el sistema de pórtico desarrollado por Mammoet.

Este fue el reto al que se enfrentó Mammoet al retirar las tuneladoras fabricadas por Herrenknecht y utilizadas para excavar túneles parael HS2, el prestigioso proyecto ferroviario británico que une Birmingham y Londres.

El objetivo era retirar cuatro tuneladoras en las afueras de Londres. Gracias a la estrecha colaboración con Skanska Costain Strabag JV y Herrenknecht, se diseñó y montó a medida una solución de pórtico, lo que proporcionó importantes beneficios.

Esta solución permitió la extracción de la tuneladora como una sola pieza, ahorrando tiempo, y redujo las operaciones de desmontaje dentro del pozo al trasladar las labores de elevación a la superficie, mitigando así el riesgo.

Las secciones de la tuneladora se retiraron del túnel en un solo día, en lugar de semanas.

Se utilizaron cuatro tuneladoras para excavar el tramo de 13,5 kilómetros del túnel Northolt de la ruta HS2. El túnel consta de dos tubos gemelos. En cada túnel, se lanzaron dos tuneladoras desde extremos opuestos de la ruta, excavando una hacia la otra hasta encontrarse en un punto central: el pozo de ventilación de Green Park Way, que cuenta con dos pozos.

Esta solución ha permitido reducir notablemente los tiempos de extracción de las tuneladoras.

Los pozos de ventilación se encuentran 35 metros por encima de los túneles y son el lugar de donde se extrajeron todas las tuneladoras una vez finalizada la excavación. La intención de Mammoet era extraer los componentes más grandes (el cabezal de corte, el escudo frontal y el escudo central) en una sola operación para evitar su desmontaje.

El reto fue extraerlos, especialmente en un emplazamiento a pocos metros de dos líneas ferroviarias en funcionamiento, en una ciudad concurrida y con otras obras civiles en marcha en las inmediaciones.

“Al principio se consideraron diferentes enfoques”, explica Darren Watson, director de ventas de Mammoet. Una opción era dividir y desmontar las tuneladoras dentro del pozo y extraer los componentes con una grúa. Sin embargo, esto habría implicado trabajar en la planta baja en un espacio muy congestionado, con problemas de ventilación que solucionar y una grúa de gran tamaño que ocuparía una parte significativa del área del complejo superior, lo que interferiría con otros trabajos en la obra.

En estrecha colaboración con SCS JV y Herrenknecht, Mammoet propuso una solución diferente: un sistema de pórtico a medida para extraer las secciones frontal y central en una sola elevación, colocarlas en los sistemas SPMT y transportarlas a una zona de desmontaje en la obra.

El diseño del sistema de pórtico a medida comenzó unos nueve meses antes de la ejecución. Una vez aprobado, pasó a una fase de ingeniería de detalle de cinco meses. El pórtico se construyó in situ en un plazo de un mes.

Si bien gran parte del equipo utilizado para construir el sistema de pórtico ya existía, nunca se había ensamblado en esta configuración. Además, se requirió un elemento de fabricación para materializar su diseño y permitirle levantar un peso máximo de 900 toneladas.

El sistema permite extraer las secciones frontal y central en una sola elevación.

El pórtico se montó sobre un sistema de deslizamiento hidráulico, que le permitía moverse hacia atrás y hacia adelante para poder colocarse sobre las aberturas de los dos conductos de ventilación. También se diseñó con una viga ecualizadora con un pivote integrado para centrar todo. Esto permitió la rotación de todos los componentes que se elevaban.

“Normalmente, si se tratara de cualquier otro equipo, habría que conectar otro sistema y ejercer una fuerza externa sobre la carga para girarla. Esto requeriría mucha manipulación manual. Creamos un sistema que se pudiera controlar a distancia para facilitar su operación”, explica Sam Ellwood, ingeniero jefe de Mammoet. "Esto nos evitó el uso de cabos de maniobra y cabrestantes; además, habríamos tenido que acercarnos a la carga para sujetarla. Nuestra solución nos permitió mantener la carga aislada, lo que mejoró la seguridad de la operación".

Esta maniobrabilidad fue fundamental, ya que el diseño de uno de los pozos de ventilación era diferente al del otro. Bajo tierra, socavaba la vía férrea cercana.

Además, si bien la línea subterránea HS2 discurre paralela a esta vía férrea, la vía de arrastre no podía hacerlo. Por lo tanto, se requirió un ligero giro a mitad de la elevación para orientar correctamente la sección de la tuneladora para el arrastre.

Una vez que cada sección de la tuneladora se elevó correctamente de los pozos de ventilación, el pórtico se movió y se posicionó sobre 32 líneas de ejes del Transportador Modular Autopropulsado (SPMT), estacionado entre las vías del sistema de arrastre.

Con una cuna de acero para sujetar las secciones durante el transporte, los SPMT las condujeron a una zona en la obra para su desmontaje, bajándolas al nivel del suelo para su posterior desmontaje mediante gatos de escalada.

El programa de extracción fue un ejercicio enormemente complejo de colaboración y trabajo en equipo entre Mammoet, Herrenknecht, SCS JV y el equipo general de HS2. Richard Dexter, director general de Herrenknecht International Ltd, declaró: “Los dos, o incluso cuatro, equipos de obra tuvieron que montar y poner en marcha el sistema a principios de año y, varios meses después, coordinar la elevación en intervalos de doce horas durante las operaciones ferroviarias de fin de semana En total, las obras requirieron cuatro operaciones de elevación y transporte de 24 horas. Estas se basaron, a su vez, en cuatro semanas de preparativos, dos meses de períodos de montaje y desmontaje y ocho meses de intensa ingeniería, diseño, planificación, análisis estructural, pruebas de materiales y soldaduras”.

Este proyecto demuestra cómo Mammoet ayuda a sus clientes a reducir tiempos y costes en sus proyectos al considerar el alcance completo del proyecto, lo que permite ofrecer una solución de ingeniería muy detallada.

Las estructuras se posicionan sobre 32 líneas de ejes del Transportador Modular Autopropulsado (SPMT).

“Herrenknecht y Mammoet coincidieron en nuestros objetivos y trabajaron en estrecha colaboración”, añade Watson. “Como equipo, queríamos retirar la carga en la mayor parte posible, eliminando la necesidad de reducir el tamaño, y extraer la tuneladora en el menor tiempo posible. Es una relación de trabajo muy colaborativa. Herrenknecht ve el valor que podemos aportar en lo que respecta a elevaciones complejas”.

Dexter coincide: “Ha sido una de las demostraciones en tiempo real más fluidas de las relaciones desarrolladas a lo largo de muchos años, puestas en marcha para resolver un desafío considerable. Juntos, todos los equipos lograron un importante ahorro de tiempo para el proyecto, gracias al acceso anticipado para tareas de seguimiento de varios meses en cada uno de los cuatro túneles”.

Mammoet ya está considerando otros proyectos que podrían utilizar el sistema de pórtico. Podría emplearse para una amplia variedad de aplicaciones que requieren elevación de cargas pesadas en espacios reducidos.